Tutvustada nüüdisaegseid keemia arvutusmeetodeid; anda teadmisi erinevate arvutusmeetodite kasutusvõimalustest ja usaldusväärsusest; õpetada materjali- ja energiabilansside koostamist; anda teavet simulatsiooniprogrammidest keemilis-tehnoloogiliste protsesside uurimis- ja projekteerimisprobleemide lahendamiseks.

To acquiant with modern calculation methods in chemistry; to give knowledge about possibilites of application and trustworthiness of different calculation methods; to teach material and energy balances compilation; to give information about simualtion programs for problems solving in chemical-technological processes investigation and design.

Õppeaine läbinu (1) tunneb füüsikaliste ühikute süsteeme, oskab teha dimensioonide analüüsi; (2) oskab iseseisvalt arvutada ainete ja ainete segude füüsikalis-keemilisi omadusi, teostada termodünaamilisi arvutusi, kasutades matemaatilisi seaduspärasusi, diagramme ja nomogramme; (3) oskab koostada ja lahendada massi- ja soojusbilansse; (4) omab ettekujutust õpitud matemaatiliste seaduspärasuste kasutamisest keemilis-tehnoloogilise protsessi ja seadmete efektiivsuse hindamisel; (5) on tutvunud arvutiprogrammidega keemilis-tehnoloogiliste protsesside uurimis- ja projekteerimisprobleemide lahendamiseks (ChemSep, DWSIM, ChemCAD jt).

After studying the course the student: (1) knows system of physical units, is able to carry out dimensional analysis; (2) can independently calculate substances and physicasl-chemical properties of their mixtures, to carry out thermal-dynamic calculations using mathematical legalities, diagrams and nomograms; (3) can compile and solve mass and heat balances; (4) acquires depiction about studied mathematical legalities application in chemical-technological processes and equipment efficiency assessment; (5) has acquainted with softwares (ChemSep, DWSIM, ChemCAD etc) for solving research and design problems of chemical-technological processes.

Füüsikalis-keemiliste omaduste insenerlikud arvutused. Füüsikaliste ühikute süsteemid. Dimensioonide analüüs. Keemilis-tehnoloogiliste protsesside kirjeldamisel kasutatavad matemaatilised seosed. Klassikalised termodünaamika arvutused: ideaalgaaside seadused; gaasisegud; soojusmahtuvus; entalpia; protsessi soojusefekt, kütteväärtus. Faasitasakaal: puhta aine ja ainesegude faasitasakaal; Raoult'i ja Henry seadus; aururõhk; aururõhu koosseisu diagrammid, nende graafiline kuju. Graafiline integreerimine. Keskväärtus. Graafiline diferentseerimine. Sarnasuskriteeriumid. Geomeetriline, kinemaatiline ja dünaamiline sarnasus. Nomogrammid. Lahused: kontsentratsioon; lahuse omaduste arvutamine (komponentide aururõhk; keemis- ja külmumispunkt jt); osmoosrõhk. Auru niiskus ja küllastatus. Graafilised arvutused faasidiagrammide alusel.
Massi- ja soojusbilansid. Ülevaade põhiprintsiipidest: massi ja energia jäävuse seadus, stöhhiomeetria põhiseadused. Materjalibilansid, nende muutujad. Materjalibilansi võrrandite omadused ja nende koostamine. Materjalibilansid ilma keemilise reaktsioonita ja keemilise reaktsiooniga süsteemides. Materjalibilansid lahtise ahelaga ja tsüklilistes süsteemides. Protsesside tehnoloogiaskeemide materjalibilansside lahendamine. Energia definitsioon ja ühikud. Energia liigid. Põhimõisted: entalpia, soojusmahtuvus, soojusjuhtivus, aurustumissoojus, kondensatsioonisoojus, põlemissoojus. Energiabilansid, nende muutujad, omadused, koostamine. Keemiliste ja füüsikaliste muundumiste soojuse arvutamine. Energiabilansid suletud ning avatud mittestatsionaarsetes ja statsionaarsetes süsteemides. Materjali- ja energiabilansside kooslahendamine. Tüüpiliste keemiaprotsesside ja -seadmete arvutuste näidised.
Simulatsiooniprogrammid keemilis-tehnoloogiliste protsesside uurimis- ja projekteerimisprobleemide lahendamiseks (ChemSep, DWSIM jt).

Engineering calculations of physical-chemical properties. Systems of physical units. Dimensional analysis. Mathematical relations used in chemical-technological processes description. Classical calculations of thermodynamics: Laws of ideal gases; gas-mixtures; thermal capacity; enthalpy; process heat effect, calorific value. Phase equilibrium: pure substance and substances mixture phase equiplibrium; Raoult's and Henry's law; vapor pressure; vapor pressure composition diagrams, their graphical form. Graphical integration. Average value. Graphical differetiation. Similarity criteria. Geometric, kinematical and dynamic simlarity. Nomograms. Solutions: concentration; calculation of solutions properties (components vapor pressure; vaporizing point and freezing point etc.); osmotic pressure. Vapor humidity and saturation. Graphical calculations on the basis of phase diagrams.
Mass and heat balances. Overview of the main principles: mass and enegry law of conservation, main laws of stoichiometry. Materials balance, their variables. Materials balance equations properties and their compiling. Materials balances in the systems without chemical reactiona and with chemical reactions. Materials balances with open loop and in the cycling systems. Processes flow sheets materials balances solving. Energy definition and units. Types of energy. The main concepts: enthalpy, thermal capacity, thermal conduction, heat of vaporization, heat of condensation, heat of combustion. Energy balances, their variables, properties, compiling. Chemical and physical conversions heat calculation. Energy balances in closed and open non-stationary and stationary systems. Material and energy balances joint calculation. Typical chemical processes and equipment calculation examples.
Simulation softwares (ChemSep, DWSIM, ChemCAD etc) for solving research and design problems of chemical-technological processes.

mitteeristav hindamine

pass or fail assessment

-

-

1. David M. Himmelblau. James B. Riggs. Basic principles and calculations in chemical engineering. 8th edition. Pearson Education, 2012.
2. Tyler G. Hicks, Nicholas P. Chopey. Handbook of Chemical Engineering Calculations. Fourth Edition. McGraw Hill Professional, 2012.
3. R.K. Sinnott. Chemical Engineering Design. Vol.6, Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2007.
4. Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов. Учеб. пособие для вузов. М.: ИКЦ, 2006.

-